(57)【要約】  本発明の一実施の形態は、静電気放電（ＥＳＤ）検出器がＥＳＤ事象を検出することを可能にする少なくとも１つのプロセスウィンドウを決定するように構成されたＥＳＤ検出器と、このＥＳＤ検出器に結合された少なくとも１つのアンテナと、少なくとも１つの放電エネルギーについて較正される上記ＥＳＤ検出器とを備える、ＥＳＤ事象を検出する装置を提供する。本発明の別の実施の形態は、静電気放電（ＥＳＤ）検出器がＥＳＤ事象を検出することを可能にする少なくとも１つのプロセスウィンドウを決定することと、少なくとも１つの放電エネルギーについて上記ＥＳＤ検出器を較正することとを含む、ＥＳＤ事象を検出する方法を提供する。【選択図】図３Ｃ
2019529911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電気放電（ＥＳＤ）事象を検出する装置であって、
ＥＳＤ検出器がＥＳＤ事象を検出することを可能にする少なくとも１つのプロセスウィンドウを決定するように構成されたＥＳＤ検出器と、
前記ＥＳＤ検出器に結合された少なくとも１つのアンテナと、
を備え、
前記ＥＳＤ検出器は、少なくとも１つの放電エネルギーについて較正される、装置。
【請求項２】
前記ＥＳＤ検出器は、受信パルスがＥＳＤ事象であるか否かを判断するために、前記受信パルスのパルス継続時間を測定するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ＥＳＤ検出器は、第１のパルス継続時間よりも短い受信パルス又は第２のパルス継続時間よりも長い受信パルスを拒絶するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ＥＳＤ検出器は、周波数レンジ外にある受信パルスを拒絶するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ＥＳＤ検出器は、受信パルスの電力、継続時間、及び振幅に基づいて前記受信パルスをフィルタリングするように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ＥＳＤ検出器は、電磁干渉（ＥＭＩ）を抑制する調整された信号対雑音フィルターを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
第１の導電性部分及び第２の導電性部分を備える帯電デバイスモデル事象シミュレーター（ＣＤＭＥＳ）ユニットを更に備え、
前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分は、電位が異なり、
前記入力される高電圧は、前記第１の導電性部分に電荷を提供し、
前記第１の導電性部分は、前記第２の導電性部分に向かって移動可能であり、
前記第１の導電性部分が前記第２の導電性部分に向かって移動すると、ＣＤＭ事象がトリガーされる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つのアンテナは、ＥＳＤ放射エネルギーを、指向性をもって検出することを可能にするとともに、対象でない他の事象を抑制する特性を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ＥＳＤ事象は、ツールプロセスエリアにおいて発生する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ツールプロセスエリアは、第１のプロセスエリアと、第２のプロセスエリアとを含み、
前記少なくとも１つのアンテナは、前記ＥＳＤ検出器に結合された第１のアンテナと、前記ＥＳＤ検出器に結合された第２のアンテナとを含み、
前記第１のアンテナは前記第１のプロセスエリアに位置決めされ、前記第２のアンテナは前記第２のプロセスエリアに位置決めされる、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
静電気放電（ＥＳＤ）事象を検出する方法であって、
ＥＳＤ検出器がＥＳＤ事象を検出することを可能にする少なくとも１つのプロセスウィンドウを決定することと、
少なくとも１つの放電エネルギーについて前記ＥＳＤ検出器を較正することと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記ＥＳＤ検出器は、受信パルスがＥＳＤ事象であるか否かを判断するために、前記受信パルスのパルス継続時間を測定するように構成されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＥＳＤ検出器は、第１のパルス継続時間よりも短い受信パルス又は第２のパルス継続時間よりも長い受信パルスを拒絶するように構成されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＥＳＤ検出器は、周波数レンジ外にある受信パルスを拒絶するように構成されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＥＳＤ検出器は、受信パルスの電力、継続時間、及び振幅に基づいて前記受信パルスをフィルタリングするように構成されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＥＳＤ検出器は、電磁干渉（ＥＭＩ）を抑制する調整された信号対雑音フィルターを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
第１の導電性部分が第２の導電性部分に向かって移動すると、ＥＳＤ事象をトリガーすることを更に含み、
前記第１の導電性部分及び前記第２の導電性部分は、電位が異なり、
入力される高電圧が、前記第１の導電性部分に電荷を提供し、
前記第１の導電性部分は、前記第２の導電性部分に向かって移動可能である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのアンテナによって、ＥＳＤ放射エネルギーを、指向性をもって検出することを可能にすることと、前記少なくとも１つのアンテナによって、対象でない他の事象を抑制することと、
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＥＳＤ事象は、ツールプロセスエリアにおいて発生する、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記ツールプロセスエリアは、第１のプロセスエリアと、第２のプロセスエリアとを含み、
前記少なくとも１つのアンテナは、前記ＥＳＤ検出器に結合された第１のアンテナと、前記ＥＳＤ検出器に結合された第２のアンテナとを含み、
前記第１のアンテナは前記第１のプロセスエリアに位置決めされ、前記第２のアンテナは前記第２のプロセスエリアに位置決めされる、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本国際出願は、２０１６年９月１６日に出願された「In-tool ESD Events Selective Monitoring Method And Apparatus」という発明の名称の米国特許出願第１５／２６７，６４０号の一部継続出願の優先権を主張する。米国特許出願第１５／２６７，６４０号の全内容は、引用することによって本明細書の一部をなす。
【０００２】
本発明の実施の形態は、包括的には、静電気放電（ＥＳＤ）事象のツール内監視及び特徴付けのための方法及び装置、及び／又はＣＤＭＥＳ／ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ装置及び方法、及び／又は他のタイプの帯電デバイスモデル事象シミュレーター（ＣＤＭＥＳ）、検出器、及び方法に関する。本明細書において開示された少なくとも１つの方法及び装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）生産ツール及び／又は異なるプロセスにおけるリアルタイムＥＳＤ事象監視を提供し、帯電デバイスモデル（ＣＤＭ）の１つ以上の方法を用いてＥＳＤ関連障害を防止することを援助する。ＥＳＤ事象を監視する１つの方法及びモニターを較正するための２つの方法が、本明細書において開示される。
【背景技術】
【０００３】
本明細書において提供される背景の説明は、本開示の状況を一般的に提示することを目的としている。本出願に記名された発明者の成果は、その成果がこの背景セクションに記載されている限りにおいて、本開示に対する従来技術として明示的にも暗示的にも認められないとともに、それ以外に出願時において従来技術として適格とすることができない記載の態様も、本開示に対する従来技術として明示的にも暗示的にも認められない。
【０００４】
ＣＤＭ事象は、電子ＩＣ（集積回路）用の手動生産システム及び自動生産システムにおいて生じる静電気放電を表す。生産ツールにおいて、ＩＣ（集積回路）は、幾つかの起こり得る方法の単なる例を挙げると、例えば、接触、摩擦、及び／又は近くの電場からの誘導等の多くの方法によって電荷を得る場合がある。ＩＣの導電性部分が、接地された機器の部分又はより低い電位を有する部分と接触すると、蓄積されたＩＣ電荷が自由に自発放電することができる。その結果、比較的高い放電電流（ＥＳＤ事象）が、ＩＣを破壊又は損傷する場合がある（例えば、図１ａ及び図１ｂ参照）。
【０００５】
ＩＣ構成要素の設計は、通常、ＥＳＤ効果に対する保護用の特別な手段（又は特定の構成要素）を組み込んでいる。半導体産業は、ＩＣデバイスをテストするための幾つかの標準的な方法を開発してくるとともに、例えば、耐電圧振幅及び耐電流振幅等のそれらのＣＤＭ  ＥＳＤ閾値パラメーターを規定してきた。適用可能な標準規格は、自動ＩＣ  ＣＤＭテストのためのテスト装置要件も詳細化している。これらの方法及びデバイスは、ＩＣ設計段階、製品検定のための最終テスト、及び損傷を受けたデバイスの障害解析の間に有用である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術は、以下で論述するような様々な制約及び／又は不備を欠点として有する。本発明の様々な実施形態による目標は、リアルタイムＥＳＤ事象の監視並びにＩＣ生産ツール及び製造プロセスにおける較正のための方法及び装置を提供することである。
【０００７】
図１ａは、ツール又は処理チャンバーにおける帯電（ＩＣ）デバイスＣＤＭ事象の一般的な放電モデル１００を示している。図１ａでは、「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ（ミニパルス）」（ＳＩＭＣＯ−ＩＯＮ）  ＥＳＤ検出器１０５（又は別のタイプのＥＳＤ検出器１０５）が、ＥＳＤ信号１４０をインターセプトし、ロボット配置エフェクター１１５（又は別の好適なタイプのロボットアーム１１５）が、帯電デバイス１２５をテストソケット１３０内に配置する。テストソケット１３０は、通常、好適なテストベッド１３１、基部１３１、又は別の好適なプラットフォーム１３１上に配置されている。帯電デバイス１２５がテストソケット１３０に接近すると、放電（ＥＳＤ）１４１が発生し、「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」検出器の一部である（ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器１０５に結合されている）アンテナ１３５は、この放電事象のＥＳＤ信号１４０をインターセプトする。この例では、ＥＳＤ事象は、ともに異なる電圧電位によって特徴付けられる２つの導電性部分１２５及び１３０の間でスパークの形態で生じる放電１４１である。導電性部分１２５及び１３０並びに他の半導体処理機器は、例えば、約２×２フィート、４×４フィート、又は他の寸法等の任意の好適なサイズを有することができるツール又は処理チャンバー１３２内に存在することができる。
【０００８】
従来の技術及び器具に関連した現在の問題の１つは、ＥＳＤ検出器を較正することが困難であることにある。この困難さは、例えば、静電気放電事象自体の再現性を提供することが難題であることに起因している。プロセスポイント自体の材料及び構成によって放射電場波形の検出に課される条件に起因する他の困難さが存在する。更に別の大きな問題及び／又は制限は、ツール及びＩＣ生産フロアにおける比較的高い電磁雑音レベルである。したがって、現在の技術及びデバイスは、それらのＥＳＤ事象検出能力が制限され、少なくとも上記制約及び不備を被る。本発明の実施の形態は、ＥＳＤ検出器を較正する際のこれらの難題を克服し、生産状況においてＥＳＤ事象を確実に検出するシステム及び方法を提供する。
【０００９】
図１ｂは、接触するように移動する２つの導電性部分の間で放電がスパークの形で発生するＣＤＭ静電気事象（以下、「崩壊キャパシター（collapsing capacitor）」と呼ぶ）の一般的な例示の電圧／電流波形のスクリーンショットを示している。上部の波形１８０は、本発明の一実施形態に従って以下で論述するような一例示の出力信号（ＣＤＭＥＳ（帯電デバイスモデル事象シミュレーター）によって生成される一例示の出力信号と同様の電流パルス）である。下部の波形１８５は、「ＭｉｃｒｏＥＳＤ」単極アンテナ１３５によって捕捉された結果の入射波形である。
【００１０】
「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」検出器１０５は、アンテナ１３５によってインターセプトされた信号を受信することが可能な電子回路を備える。この電子回路は、本発明の様々な実施形態において以下で詳細に論述するように、放射されたＥＳＤエネルギースペクトル、パルス継続時間及び閾値レベルを含む検出アルゴリズム及び多段フィルタリングに基づいて、この信号が対象となる実際のＥＳＤ事象であると判断すると、この信号をＥＳＤ事象としてフィルタリング／分類する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの実施の形態では、静電気放電（ＥＳＤ）事象検出器と帯電デバイスモデル事象シミュレーター（ＣＤＭＥＳ）ユニットとを組み込んだＥＳＤ事象監視の装置が提供される。前記検出器は、第１のプロセスエリアに位置決めされた少なくとも１つのアンテナと、少なくとも１つのアンテナに結合されたＥＳＤ検出器と、ツール内／プロセス内較正の間に前記ＣＤＭＥＳユニットに無線で結合される前記ＥＳＤ検出器と、前記ＣＤＭＥＳユニットによって生成される種々の放電エネルギーについて較正される前記ＥＳＤ検出器とを備える。
【００１２】
本発明の更に別の実施の形態では、静電気放電（ＥＳＤ）事象監視の方法が、静電気検出器を組み込んで、実際の技術的プロセス及び／又はツール内条件における種々の放電エネルギー（ＣＤＭＥＳ）について較正することと、放電エネルギーの可変閾値に基づいてＥＳＤ事象の選択的な検出を行うこととを含む。
【００１３】
上記の一般的な説明及び以下の詳細な説明の双方は、例示的かつ説明的なものにすぎず、特許請求の範囲に記載された本発明を限定するものではないことが理解されるべきである。
【００１４】
本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の１つ（幾つか）の実施形態を示し、この説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たす。
【００１５】
本発明の非限定的かつ非網羅的な実施形態が、以下の図を参照して説明される。これらの図において、同様の参照符号は、別段の指定がない限り、様々な図の全体を通じて同様の部分を参照することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】ツール又は技術的処理チャンバーにおける帯電（例えばＩＣ）デバイスＣＤＭ事象の一般的な放電モデルの図である。
【図１ｂ】接触するように移動する２つの導電性部分の間で放電がスパークの形で発生するＣＤＭ静電気事象の一般的な例示の電圧／電流波形のスクリーンショットを示す図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態による、外部のＨＶＰＳ（高電圧電源）を有する帯電デバイスモデル事象シミュレーター（ＣＤＭＥＳ）の全体像の図である。
【図２ｂ】本発明の一実施形態による、崩壊キャパシターを有するＣＤＭＥＳの図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態による、帯電デバイスモデル事象シミュレーターを備えるシステム（又は装置）であって、実際の環境（処理エリア）におけるＥＳＤ事象検出器のための較正方法も提供するように構成されたシステムの図である。
【図３ｂ】本発明の別の実施形態によるシステム（又は装置）の図である。この図は、処理エリアの変形形態（ツール内処理エリア及びツール外処理エリア）を示し、ＥＳＤ検出器は、異なる処理エリアに２つのアンテナを有する。
【図３ｃ】本発明の別の実施形態によるシステム（又は装置）の図である。この図は、ＥＳＤ検出器とツール内制御システムとの相互作用の一例を示している。
【図３ｄ】本発明の一実施形態によるツールデバイスハンドリングワークフローの図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態によるマイクロストリップＥＳＤアンテナアセンブリを示す図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態による開口を有するシールドアンテナを示す図である。
【図４ｃ】本発明の一実施形態によるマイクロストリップアンテナの空間利得特性を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＥＳＤ検出器（ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ）のブロック図である。
【図６】ＳＮＲ（信号対雑音比）フィルターを備える本発明の一実施形態による（例えば、図７に示すような）ＥＳＤ検出器のＥＳＤモニター回路の簡略化された概略図である。
【図７】本発明の一実施形態において外部から見たＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ検出器の全体像のブロック図である。
【図８ａ】本発明の一実施形態によるＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ較正プロセスのフローチャートである。
【図８ｂ】本発明の一実施形態によるＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ較正プロセスのフローチャートである。
【図９】ＥＳＤ事象監視の対象物とアンテナとの間の距離に対する信号対雑音比の依存を示すグラフである。
【図１０ａ】本発明の１つの実施形態による、信号の種々のインピーダンス／減衰におけるアンテナ出力のグラフである。
【図１０ｂ】本発明の１つの実施形態による、信号の種々のインピーダンス／減衰におけるアンテナ出力のグラフである。
【図１１ａ】本発明の一実施形態による、種々の信号フィルタリングモードにおけるＥＳＤ事象のカウントのグラフである。
【図１１ｂ】本発明の一実施形態による、種々の信号フィルタリングモードにおけるＥＳＤ事象のカウントのグラフである。
【図１１ｃ】本発明の一実施形態による、種々の信号フィルタリングモードにおけるＥＳＤ事象のカウントのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本明細書における説明では、本発明の実施形態の十分な理解を提供するために、構成要素、材料、部分、構造、及び／又は方法の例等の多数の具体的な詳細が提供される。しかしながら、当業者であれば、本発明の一実施形態は、これらの具体的な詳細のうちの１つ以上がなくても実施することができるし、他の装置、システム、方法、構成要素、材料、部分、構造等を用いて実施することもできることを認識するであろう。それ以外の場合には、よく知られた構成要素、材料、部分、構造、方法、又は動作は、本発明の実施形態の態様を不明瞭にしないように、詳細に図示も説明もされていない。加えて、図は、本質的に代表的なものであり、それらの形状は、いずれの要素の正確な形状も正確なサイズも示すことを意図しておらず、本発明の範囲を限定することを意図していない。
【００１８】
当業者であれば、図面内の要素又は部分が、別の要素「上に（on）」ある（又は別の要素に「接続されている」又は「結合されている」又は「取り付けられている」）として言及されるとき、その要素又は部分が、その別の要素の上に直接ある（又はその別の要素に直接取り付けられている）可能性もあるし、介在する要素が存在する場合もあることを理解するであろう。さらに、「内部」、「外部」、「上側」、「上」、「下側」、「真下」、「下」、「下方」、「上方」、「に向けて」、及び「から離れて」等の相対的な用語並びに同様の用語は、本明細書においては、或る要素の、別の要素に対する相対的な関係を記述するのに用いられる場合がある。これらの用語は、図に示す向きに加えてデバイスの異なる向きも包含することを意図していることが理解される。
【００１９】
様々な要素、構成要素、部分、領域、層、チャンバー、及び／又はセクションを記述するのに、第１、第２等の用語が本明細書において用いられる場合があるが、これらの要素、構成要素、部分、領域、層、チャンバー、及び／又はセクションは、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、或る要素、構成要素、部分、領域、層、チャンバー、又はセクションを別の要素、構成要素、部分、領域、層、チャンバー、又はセクションと区別するのに用いられているにすぎない。そのため、以下で論述する第１の要素、第１の構成要素、第１の部分、第１の領域、第１の層、第１のチャンバー、又は第１のセクションは、本発明の教示から逸脱することなく、第２の要素、第２の構成要素、第２の部分、第２の領域、第２の層、第２のチャンバー、又は第２のセクションと呼ぶこともできる。
【００２０】
加えて、図に示された要素は、本質的に概略であり、それらの形状は、デバイスの要素の正確な形状を示すことを意図しておらず、本発明の範囲を限定することを意図していない。さらに、本明細書において提示された本発明の実施形態の論述に基づくと、当業者であれば、図面内の構成要素の位置及び／又は構成は、異なるサイズ、異なる形状、異なる位置、及び／又は異なる構成に変更することができることを認識するであろう。したがって、図面に示された様々な構成要素は、図面に示されたとおりの構成と異なる他の位置に配置することができる。図面内の構成要素は、本発明の実施形態の機能を説明することを目的として、非限定的な例示の位置に示され、図面内のこれらの構成要素は、他の例示の位置に構成することができる。
【００２１】
本発明の一実施形態による帯電デバイスモデル（ＣＤＭ）テスト及びＥＳＤ事象監視システム（又は装置）は、一般に、処理チャンバー（例えば、半導体ツール）が、本質的には、周囲の金属エンクロージャに起因して比較的高い電気雑音レベルを有するエコーチャンバーであることを考慮して開発された。雑音源の例示の要素は、電子機器、ブラシＤＣ（直流）モーター、ロボットアクチュエーター、スイッチ、電気システム等である場合がある。
【００２２】
実際面では、各ツールは、静電気放電事象によって引き起こされる内部電磁場放射を反射する際に固有の特性（例えば、ＥＭＩ（電磁干渉）ランドスケープ）を有する。ＣＤＭ事象についての一般的なシナリオは、帯電ＩＣデバイスが、異なる電位のツール又はプロセス要素と接触したときに放電されるということである。誘電体ギャップ（通常は空気）を横切るこの放電は、異なる電位によって形成されたダイポールを崩壊させるか、又は帯電ＩＣ部分とツール部分との間に形成されたキャパシターを崩壊させる。本発明の一実施形態は、ＥＳＤ事象モニターも提供する。このＥＳＤ事象モニターは、本明細書において「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」検出器（ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ／ＭｉｃｒｏＥＳＤアンテナ及びＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器ユニットを備える）又はＥＳＤモニターとも呼ばれる。このモニターは、例えば、ワークステーション、電子機器生産ツール、プロセス、及び／又はモバイルアプリケーション用の低コストの事象モニターである。その結果得られる放射電磁パルス波形（放射信号）は、例えば、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器と、このＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器に通信可能に結合されたアンテナとによって検出される。このパルス波形の検出された場の電圧レベルが、帯電デバイスモデル事象シミュレーター（ＣＤＭＥＳ）機器を用いて較正された閾値を越えている場合、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器は、重大なＣＤＭ／ＥＳＤ事象を登録する。
【００２３】
ＣＤＭ／ＥＳＤ事象は、例えば、電磁場の短い（通常、約４ナノ秒未満の）継続時間の変化によって特徴付けられ、高いスルーレートを有する誘導電圧（誘導電流）立ち上がり信号をアンテナに生成する。したがって、ツール内ＥＳＤ監視に関して、用いられる検出システムは、対象となるＣＤＭ信号をエコーチャンバー環境内の一般的なツール雑音と区別すべきである。
【００２４】
本発明の様々な実施形態によれば、ＥＳＤ検出器のための較正方法が提供される。例えば、当該技術分野で知られているＣＤＭＥＳデバイス等の好適な機器を用いて、ＣＤＭ事象をシミュレーションすることができ、その場合、較正方法が、本発明の一実施形態に従って実行される。例えば、ＣＤＭ事象の現場での監視は、実際のツール内でＩＣデバイスが導電性ツール要素と接触するポイントにおける一群のスパークギャップ放電をシミュレーションすることによって容易になる。崩壊する帯電キャパシター放電は、所与のＩＣデバイスについて事前に選択された電圧エネルギー閾値におけるＣＤＭ事象をシミュレーションする。この手順が完了すると、ツールは、指定レベルにおけるＩＣ（集積回路）ＣＤＭ  ＥＳＤ事象検出用に較正されていると言うことができる。
【００２５】
ＣＤＭＥＳは、１つの実施形態の一例では、放電ギャップ内のオープン移動電極（open moving electrode）を有するデバイスとして構成されている（又は、このデバイスは、水銀リレー若しくはＲＦリレーとすることもできるし、例えば、リードリレー等の高電圧ＲＦリレーとすることもできる）。
【００２６】
ＣＤＭ／ＥＳＤ事象のシミュレーションされた放電は、監視デバイス（ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ）の受信アンテナにおいてインターセプトされて検出される信号を生成する。ＭｉｎｉＰｕｌｓｅアンテナ（ＭｉｃｒｏＥＳＤアンテナ）は、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅに結合され（図３ａ参照）、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅが、ＥＳＤ事象に起因する波形を受信することを可能にしている。ＣＤＭＥＳ放電電圧／エネルギー、及び／又は予想されるＣＤＭ事象発生源に対するＭｉｎｉＰｕｌｓｅアンテナの位置を変更することによって、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅを現場で較正することができる。
【００２７】
したがって、ＣＤＭＥＳは、（ＩＣのような）帯電デバイスがソケットに接近又は接触しているときの放電発生と同様の既知のエネルギー放射スパークを生成する帯電デバイスシミュレーターである。このＣＤＭＥＳは、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅを較正するのに用いられる。ＤＣ電源がＣＤＭＥＳに結合され、任意の又は種々の好適な電源電圧値（例えば、１００Ｖ、２００Ｖ、５００Ｖ、又は他の値）が、ＣＤＭＥＳ内に駆動される。ＥＳＤ事象がシミュレーションされるとき、アンテナは、ＣＤＭＥＳが生成した放電から波形を検出し、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅは、アンテナによって検出された波形を捕捉して処理する。ＣＤＭＥＳが生成した放電に起因する波形の一例は、例えば、図１ｂに示されるように、また、以下でも論述されるように、オシロスコープにおいて観測される。
【００２８】
較正プロット及び既知の製品ＣＤＭ障害閾値に基づくと、ＥＳＤ閾値電圧レベルをＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器用にセットアップ（又は別の方法で構成）することができる。ＣＤＭ事象がツール内の実際のＩＣ放電事象の閾値レベルを越えている場合、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅからの出力アラーム信号が生成され、ツール制御システムに送信することができる。
【００２９】
ＣＤＭ事象シミュレーターは、ＣＤＭ事象が発生するツール及びプロセスの内部でＥＳＤモニター（検出器）を較正することを可能にするように設計されている。このシミュレーションデバイスは、生産デバイスが最も脆弱であるとともにＥＳＤ監視センサーが配置されているポイントにおいて生成される種々の電圧振幅の較正されたＣＤＭ事象の生成を可能にする。この手法は、損傷を受け易いデバイスのための最高レベルの操作安全性を可能にする。
【００３０】
ＣＤＭＥＳ（セクション）：
ＣＤＭＥＳバージョン／例：ＣＤＭ事象を生成する機械的ギャップを有する「崩壊キャパシター」（図２ａ及び図２ｂ参照）。
【００３１】
ＣＤＭ事象シミュレーター（ＣＤＭＥＳ）のこのバージョン又は実施形態は、機械的ギャップを用いて、制御された放電事象を生成し、帯電ＩＣと、異なる電位にある対象物（ターゲット）又は接地基準のいずれかとの間で発生する静電気放電をシミュレーションする。この機械的ギャップは、崩壊キャパシターを形成する２つの小さなプレートの間にあり、崩壊キャパシターは、接点を有する１つの帯電プレートと、第２の接点を有する１つの接地プレートとを備える。
【００３２】
具体的には、この実施形態は、デバイスと接地との間の転送電流の高速単一ピークパルス波形によって特徴付けられる帯電デバイスモデル（ＣＤＭ）放電タイプをモデル化する。ＣＤＭＥＳ電源回路は、高抵抗（例えば、約１００メガオーム以上まで）を組み込んで、機械的ギャップ間の電圧が高くなる（約２５Ｖ〜約３０００Ｖの範囲）とともに、印加電流がこの範囲にわたって約１０マイクロアンペア未満となるようにしている。
【００３３】
静電気放電は、任意の帯電接触及び一般的な接地接触について発生する（図１ａ及び図１ｂ参照）。したがって、ＣＤＭＥＳ２０６（図２ａ）がＤＣ電源電圧２０５によって帯電しているとき、ＣＤＭＥＳ２０６は、ＥＳＤ事象をシミュレーションすることになる。
【００３４】
オシロスコープ上に再現されるような処理されたＣＤＭパルスは、電流パルス波形のグラフであり、全ての標準規格文書（ＩＥＣ６１０００−４−２、ＩＳＯ１０６０５、ＪＥＳＤ２２−Ｃ１０１Ｅ）において参照されるこれまでのＣＤＭ波形に対応する。生成された波形は、形式的なデバイステスト機械（例として、上記で参照された標準規格参照）がデバイスＥＳＤ感受性を評価するのに用いる入力ＣＤＭパルス波形にも対応する。これが、このタイプの崩壊キャパシターＣＤＭＥＳが、ツール及び他の処理エリアにおいて用いられる便利な較正器具を提供する理由である。
【００３５】
図２ａは、本発明の一実施形態による、外部のＨＶＰＳ（高電圧電源）２０５を有する帯電デバイスモデル事象シミュレーター（ＣＤＭＥＳ）２０６を備えるシステム２００の全体像の図である。本発明の一実施形態によれば、ＣＤＭＥＳ２０６は、放電ヘッド２０１を有し、放電ヘッド２０１は、ハンドルトリガーメカニズム２０２に取り付けられている。ＥＭ（電磁）トランスペアレント放電ヘッドエンクロージャ（例えば、Ｄｅｌｒｉｎ製）は、崩壊キャパシターを収容している。この崩壊キャパシターは、外部のＤＣ  ＨＶＰＳ（高電圧電源）２０５に電気的に結合されている。高電圧電力ケーブル２０４は、電力を放電ヘッド２０１に接続する。ケーブル２０３は、放電ヘッド２０１を共通接地２０７と接続する。
【００３６】
図２ｂは、本発明の一実施形態による崩壊キャパシターを有するＣＤＭＥＳ２０６の図である。「崩壊」キャパシターを有するＣＤＭＥＳ２０６の機械的構造は、以下の特徴を備える。
【００３７】
基本的なＣＤＭＥＳ２０６は、互いに近接した２つのＰＣＢ（プリント回路基板）の双方にある導電性プレートによって作製／構成されたキャパシターを用いる。（ＣＤＭＥＳ２０６内の）帯電ＰＣＢ２２０は、ハンドル２０２の端部にあるテストボタン２２２を押下することによって移動可能である一方、（ＣＤＭＥＳ２０６内の）他のＰＣＢ２２４は固定されている。
【００３８】
（ＣＤＭＥＳ２０６の内部の）このアセンブリ全体は、例えば、電力コネクタ２２５、接地コネクタ２２６及びハンドル２０２が取り付けられたＤｅｌｒｉｎハウジング内に収容されている。移動可能帯電ＰＣＢ２２０の電圧プレート２２８は、高値抵抗器２１５を通じて所望のテスト電圧に帯電される。
【００３９】
（固定ＰＣＢ２２４の）固定プレート２３０は、絶縁された「ポゴピン（pogo pin）」接触子２３２（又は別の好適なタイプの接触子２３２）を取り囲む接地面を収容している。この接触子２３２は、ケーブル２３４を通じて（接地コネクタ２２６を介して）接地２１４に接続されている。
【００４０】
ＣＤＭＥＳボタン２２２が押下されると、帯電基板２２０は、固定基板２２４に向かって物理的に移動される。ＰＣＢが接触する直前に、ＥＳＤ事象がポゴピン接触子２３２に対して発生し、それによって、プレート２２８及び２３０によって形成されたキャパシター２３５は放電される。慎重な設計によって、接触子の跳ね返り、鳴響等が解消され、それによって、「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」ＥＳＤモニター又は他のＥＳＤモニターを較正するのに用いることができるクリーンなＥＳＤ事象が残される。ＣＤＭＥＳボタン２２２が解放されると、移動可能ＰＣＢ２２０は、その弛緩位置に戻り、再度帯電され、次のＥＳＤ事象テストの準備が完了する。
【００４１】
適切な電源２０５が、約２５ボルトから４０００ボルトまでの所望のテスト電圧を生成するのに用いられる。基板２２０及び（基板２２０上の）電極２３６に電力を供給するために、テスト電圧、すなわち、例えば、約１００ＭΩの抵抗器２１５によって制限される電流が、入力コネクタ２２５に印加される。この電流は、可撓性ワイヤ２４０を通じて移動可能な荷電プレート（charge plate）ＰＣＢ２２０の平面２２８に接続された内部の３０ＭΩ抵抗器列２３８によって更に制限される。別の好適なタイプの抵抗器２３８を用いて、ＰＣＢ基板２２０への電流を制限することもできる。
【００４２】
ターゲットＰＣＢ２２４に近接した（例えば、約０．３５インチ）この基板２２０は、所望のフルテスト電圧に帯電されるキャパシター「Ｃ」２３５を生み出す。テストパルスを生成するために、ばね２４２が装填されたテストボタン２２２は押圧され、それによって、荷電プレートＰＣＢ２２０は、接地面ターゲットＰＣＢ２２４に向かって移動する。分離距離が減少するにつれて、基板２２０上のソース充電電極２３６は、アーク／スパーク放電が生成されるまで、ターゲット電極２３２に接近する。このアーク／スパークによって、放射信号が放出され、この放射信号は、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤモニター（例えば、図３ａにおける検出器３５５又はＥＳＤ検出器３５５）を較正するのに用いられる。
【００４３】
ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器を較正するプロセスの間、崩壊キャパシター（Ｃ）２３５によって、ユーザーは、ＰＣＢ２２４上のターゲット電極２３２内に放電される様々な供給電圧値（例えば、約２０Ｖ、約１００Ｖ、約５００Ｖ、又は他の値）をシミュレーションすることが可能になる。ユーザーは、ボタン又はアクチュエーター２２２を用いることによって基板２２０と基板２２４との間のギャップ距離を機械的に制御することもできる。アークの発生は、基板２２０に印加される電圧と、放電時のギャップ距離とに依存する。
【００４４】
加えて、パルスは、シールド接地接続２４４との同軸ワイヤ接続２２６を通じて利用可能である。同軸ワイヤ２４５は、パルス信号をＳＭＡ出力コネクタ２２６に搬送する。テストボタン２２２が解放されると、ばね負荷２４２によって、ＰＣＢ２２０は、ＰＣＢ２２０の元の位置に戻り、キャパシター２３５は再帯電し、キャパシター２３５は、次のテスト遂行の準備が完了する。ボタン２２２が解放されたときに、ＰＣＢ２２４から離れたＰＣＢ２２０の初期位置にＰＣＢ２２０を自動的に戻すために、任意の好適なメカニズム（例えば、ばね又は他のメカニズム）を用いることができる。
【００４５】
通常、図２ｂにおけるエンクロージャは、誘電体壁（複数の場合もある）であり、このエンクロージャは、好ましくは、エンクロージャ内に発生する電磁場（波形）に実際の減衰をもたらさない。加えて、電源２０５及びＣＤＭＥＳ放電ヘッド（コネクタ２２６）は、同じ接地に結合されなければならない。
【００４６】
崩壊キャパシター２３５は、所望の放電エネルギーレンジに応じて、約０．５ｐＦ〜２ｐＦ又はそれよりも大きな実効キャパシタンスを有することができる。
【００４７】
第２の電極２３２が、図２ｂに示す場合のように接地されている場合、放電エネルギーＷは、以下のように完全に定義される。
Ｗ＝Ｃ（Ｖ１）２／２
ここで、Ｃは崩壊キャパシター値であり、Ｖ１は、（放電前の）キャパシターに印加される電圧である。例えば、Ｃ＝１ｐＦであり、印加電圧が１００Ｖである場合、放電エネルギーは５×１０−９Ｊ（ジュール）となる。
【００４８】
ＣＤＭＥＳ２０６が起動すると、キャパシターＣの双方の電極は、接地電位になり（キャパシターＣは崩壊する）、既知のエネルギーＷの電気放電が生成される。
【００４９】
図３ａは、本発明の一実施形態による帯電デバイスモデル事象シミュレーター３５２（又はＣＤＭＥＳユニット３５２）を備えるシステム３５０（又は装置３５０）の図であり、システム３５０は、ＥＳＤ事象検出器３５５（検出器３５５及びアンテナ３８２又はＥＳＤ検出器３５５）の較正方法を提供／図示するようにも構成されている。したがって、図３ａは、アンテナ３８２に結合されたＥＳＤ事象検出器３５５の較正中のＣＤＭＥＳ及びＥＳＤ検出器の相互の位置の描写及び一例を示している。ＣＤＭＥＳ３５２によって実行されるＥＳＤシミュレーション、及びＥＳＤ事象検出器３５５の較正方法は、実際のツール又は処理チャンバー３６２（現場）において行うことができる。一方、上述したように、ＣＤＭＥＳ３５２の実施形態は、ＥＳＤ検出器を較正する目的で、較正されたＣＤＭ事象が生成及び検出されるオープンワークベンチ、任意のテーブルトップ、実際の環境、又は他の任意の好適な環境においても用いることができる。ツール及び処理におけるＥＳＤ検出器の較正の関するより多くの議論は、図３ｂも参照して論述される。加えて、ＣＤＭＥＳユニット３５２は、図２ａ及び／又は図２ｂにおいてＣＤＭＥＳ２０６として具現化することができる。
【００５０】
図２ａ及び図２ｂを参照して同様に論述したように、ＣＤＭＥＳ３５２は、（例えば、図２ａ及び図２ｂに示すように）ＨＶＰＳ２０５と結合されている（そして、ＨＶＰＳ２０５とともに動作する）。ハンドルのトリガーボタン２２２（図２ｂ参照）が押下されると、ＣＤＭＥＳユニット３５２は、ＥＳＤ放電パルス事象を生成するために、ＨＶＰＳ２０５からの電圧と、ＥＳＤ事象生成メカニズム（例えば、図２ｂに示すようなＣＤＭＥＳ２０６の特徴部）とを用いる。
【００５１】
（ＣＤＭＥＳ３５２の）放電ヘッドは、ＨＶＰＳ２０５（図２ａ又は図２ｂ）からの事前に設定された較正電圧によって帯電される。アンテナ３８２（ＥＳＤ検出器３５５に結合されている）は、ＣＤＭＥＳ３５２内で生成された放電事象の放射３８０（又は電磁波３８０）をインターセプトする。本発明の一実施形態では、アンテナ３８２は、この製品（「ＭｉｃｒｏＥＳＤ」アンテナ）とともに用いられる幾つかの特定の用途に特に設計され、以下で更に詳細に論述される。アンテナ３８２（又はＭｉｃｒｏＥＳＤアンテナ３８２）は、放射３８０において種々の放電エネルギーレベルを検出するように構成されている。同様に上述したように、ＣＤＭＥＳ３５２及び対応する要素（例えば、ＨＶＰＳ２０５及びＥＳＤ検出器３５５及びアンテナ３８２）の使用によるＥＳＤ事象のシミュレーションは、チャンバー３６２内で実行することもできるし、チャンバー３６２の外部で実行することもできる（すなわち、ＥＳＤ検出器３５５を較正する目的で、較正されたＣＤＭが生成及び検出されるオープンワークベンチ、任意のテーブルトップ、実際の環境、又は他の任意の好適な環境において実行することもできる）。
【００５２】
図３ａの図面は、アンテナ３８２が、ＣＤＭＥＳ３５２の放射要素（放電ヘッド）の法線方向／垂直方向に位置決めされているとき、伝播する電場の方向の放射波３８０を示している。いずれの信号も反射に大きく起因している。ＣＤＭＥＳヘッド３５２が、約９０度ＣＣＷ（反時計方向）に回転された場合、アンテナ３８２によって生成された信号は大きな影響を受ける。
【００５３】
ＣＤＭＥＳ３５２は、通常のデバイスハンドリングが（例えば、単数又は複数のソケット３７３において）行われる（可能な限り近い）ポイントで放電を生成しており、それによって、現場におけるデバイスＣＤＭ放電事象をシミュレーションする。ＥＳＤ検出器３５５（ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ３５５）は、ツール制御システムにＥＳＤ事象を通知するリレー出力を有する。
【００５４】
アンテナ３８２（ＥＳＤ検出器の一部である）は、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ３５５の入力に取り付けられている。「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」検出器３５５のＥＳＤトリガー閾値エネルギーレベルは、対象となるＥＳＤ事象を識別するように調整ポテンショメーターによって較正される。
【００５５】
ＥＳＤ検出器３５５のリレー出力は、（Ｍｉｎｉｐｕｌｓｅ３５５の）ＭｉｎｉＰｕｌｓｅアラームステータスを監視するのに用いることができる。このリレー出力は、例えば、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ３５５からの可聴アラーム音響と同時に接地に引き込まれるオープンコレクタードライバーである。
【００５６】
ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器３５５（図３ａ）を較正するプロセスの間、ＣＤＭＥＳ３５２の様々な極性及び値の供給電圧（例えば、約２０Ｖ、約１００Ｖ、約５００Ｖ、又は他の値）及び崩壊キャパシターによって、ユーザーは、所望のＥＳＤ事象エネルギー／強度をシミュレーションすることが可能になる。
【００５７】
本発明の一実施形態において本明細書に開示された新規なＥＳＤ検出器のＣＤＭＥＳ較正のこの装置及び方法は、以下のものの１つ以上であり得る多くの可能な利益を有する。
【００５８】
１．本発明の一実施形態による装置及び方法は、ＥＳＤ検出器／センサーが用いられる現場モードのツール及びプロセスにおいて当該ＥＳＤ検出器／センサーを較正する能力を提供する（単に、理想的なもの、抽象的なもの、及び／又は米国特許出願公開第２００７／０１６４７４７号にT. J. Maloneyによって開示されたシステムのように検査室での較正を通じたもの若しくは粗い近似ルーチンを通じたものではない）。
【００５９】
２．現場でのＣＤＭシミュレーションは、ＥＳＤ検出器／監視較正に自動的に影響を与える実際の生産変数（例えば、ＥＭＩ雑音、アンテナ信号に対する（ＥＭＩ場の反射のような）影響、周囲又は近傍の金属部品、接近した物体の移動等）の状態を考慮に入れる。
【００６０】
３．本発明の一実施形態による装置及び方法は、放電事象シミュレーションの高い再現率が容易であることから、ＥＳＤ検出器／センサーの有効性の統計的な検証を可能にする。
【００６１】
４．本発明の一実施形態による装置及び方法は、ツールのテスト、比較、及び開発プロセスの間にＣＤＭ放電事象についてデバイスハンドリングツールを較正することを可能にする。
【００６２】
５．本発明の一実施形態による装置及び方法は、適所におけるＥＳＤ検出器の定期的な較正を可能にし、それによって、検査室の較正用のツール又はプロセスから検出器を取り外す必要性がない。
【００６３】
ペア／タンデムＣＤＭＥＳ−ＥＳＤ事象検出器（「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」）のこのバージョンの追加の可能な利点には、本発明の１つ以上の実施形態における以下のものの１つ以上が含まれる。
【００６４】
１．放電／スパーク生成ヘッドがより小さいことによって、制約されたツール空間におけるこの器具／実施形態の使用が可能になる。
【００６５】
２．手動によるトリガーインターフェースをなくす（すなわち、トリガーは、本発明の１つの実施形態では、離散時間スイッチを用いて行われる）ことに起因して、ＣＤＭシミュレーション事象において、放電エネルギー（及びスパーク電流）の変動が減少する。
【００６６】
ＥＳＤ事象検出器セクション
半導体、ディスクドライブ、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、自動ＩＣハンドリング、及び他の製造プロセスのホストにおける多くのアプリケーションが、直接監視／制御するのが困難なロケーションにおいてＥＳＤによる損傷を受け易い製品とともに動作する。加えて、これらの環境の多くは、それらの性質によって、ＨＶＤＣ供給源、電気モーター、及びアクチュエーターから広帯域通信（ＲＦ）ユニットに及ぶＥＭＩ雑音発生源で飽和している。製品ハンドリングに関係した特定のポイントにおいてＥＳＤ事象を検出することは、困難なものになる可能性がある。
【００６７】
検出器／モニターのこの実施形態（すなわち、新規なＥＳＤ事象検出器３５５）の主な特徴は、少なくとも以下のものである。
【００６８】
パルススルーレート及びナノ秒レンジの継続時間によるＥＳＤ検出の制御：「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」検出器３５５（図３ａ）は、異なるパルス事象タイプを弁別することができる。これによって、検出器３５５は、他のＥＭＩ（電磁干渉又は電磁放出）パルスパケット信号（例えば、モーター、スイッチングデバイス、携帯電話、ＴＶ（テレビ）、ＷｉＦｉからの信号放電、環境雑音等）から有効なＥＳＤタイプ事象を判断して選択することが可能になる。
【００６９】
したがって、「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」検出器３５５（図３ａ参照）は、ＥＳＤパルス事象が、選択されたパルス事象閾値内に収まるか否かを判断し、「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」検出器３５５が、そのＥＳＤパルス事象が、機械モデル及び人体モデルの代わりにＣＤＭ帯電デバイスモデルに含まれるか否かを判断することができるようにする。当業者に知られているように、帯電デバイスモデル（ＣＤＭ）、及び人体モデル（ＨＢＭ）におけるＥＳＤ事象は、抵抗因子、キャパシタンス因子、及びシグネチャが異なる。ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器３５５の一実施形態は、ＣＤＭタイプのＥＳＤ事象、及びＨＢＭタイプのＥＳＤ事象の間の相違を実際に示していないが、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器３５５は、トリガー閾値を越えた信号振幅（放電エネルギーに関する）と、パルス事象が時間バッファー内に収まっている（すなわち、パルスとして適格である）か否かと、に基づいてトリガーの有効性を判定する。
【００７０】
調整可能な放電エネルギー閾値制御：距離に伴う電磁場減衰に起因して、検出器３５５がローカル事象振幅の電圧レベルを感度閾値電圧と比較するようにして、感度閾値電圧を、ローカル事象振幅（例えば、約１ボルト、約１００ボルト、約５００ボルト、又は他の値の閾値）と一致するように調整することによって、又は、おそらく、現行では、検出器３５５がローカル事象振幅のエネルギーレベルを閾値エネルギーレベルと比較するようにして、約０．００２Ｗ／ｍ２〜６６３Ｗ／ｍ２の範囲を有するジュールを単位とした閾値エネルギー密度を調整することによって、多くのより広いエリアのＥＳＤ事象をフィルタリング除去することができる。
【００７１】
選択的なＥＳＤ検出方法が本発明の一実施形態において提供される：ＥＳＤ事象は電磁パルスを生成する。このパルスは、パルス源から外方に球状に放射する電磁放射束密度として形式的に記述され、放射エネルギーは、波がパルス源から遠方に進むにつれて減少する。ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ３５５（検出器３５５）は、この拡大する場を、誘導場結合（inductive field coupling）を通じたアンテナ３８２との相互作用によってサンプリングする。拡大する電場のエネルギーは、アンテナ３８２に結合し、それによって、アンテナ及びケーブル上に信号を生成する。ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器ユニット３５５は、ケーブル上の着信信号を復調し、それによって、様々な周波数をそれらの電力成分に分解する。ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ３５５は、放射パルス過渡現象の組み合わせ電力を測定して、この測定された組み合わせ電力（すなわち、放射パルス過渡現象のエネルギーレベル）が、設定された検出閾値（すなわち、検出用設定閾値）よりも大きいか否かを判断する。このエネルギーレベルが検出用設定閾値よりも小さい場合、その事象は無視される。加えて、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器３５５は、比較器回路（図５における比較器５０５及び図６における比較器６０５参照）を用いてパルス継続時間の間の着信信号もサンプリングして、そのパルスがＥＳＤ事象の可能性があるものとして適格であるか否かを判断する。パルス継続時間が、ＣＤＭ及びＨＢＭ  ＥＳＤ事象にとって一般的な時間間隔境界内にある場合、そのパルスは検出器３５５をトリガーする。この選択検出の方法は、標準的な時間領域（周波数領域に対する）信号解析とは異なる。ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ３５５は、ＥＳＤ事象信号のエネルギーを抽出するスペクトル解析器のように動作する。この手法の主な利点は、検出ハードウェアが非常に経済的であることにある。信号周波数にわたる放射パルス電力は、信号電力の非常に良好な１次近似を与え、それによって、異なるＥＳＤ事象エネルギーレベル間で比較を行うことを可能にする。
【００７２】
「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」のエネルギー閾値制御感度は、信号取得エリア（アンテナ配置の約０．００５ｍ〜約２ｍの範囲内におけるＥＳＤソース／ターゲット）を非常に小さくする微調節を可能にする。これは、検出されるＥＳＤ事象を、決定的に重要なもののみ及び／又はユーザーに関心のあるもののみに限定する重要な態様である。
【００７３】
本発明の一実施形態におけるアンテナ構成は、特にＥＳＤアンテナ３８２（図３ａ及び図４ａ参照）として設計及び工学される。アンテナ３８２は、図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃのアンテナアセンブリ４００として具現化することができ、以下で更に詳細に論述される。
【００７４】
オンデマンド／ツール内ＥＳＤ信号処理の方法（図３ｃ及び図３ｄ参照）：
図３ｃは、本発明の別の実施形態によるシステム（又は装置）３３０の図である。この図は、ＥＳＤ検出器３５５とツール内制御システムとの相互作用の一例を示している。
【００７５】
ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器３５５は、オンデマンド信号処理が一般雑音（例えば、非ＥＳＤ電磁（ＥＭ）パルスの形態）からのＥＳＤ信号の分離を援助／強化することを可能にする制御されたデューティーサイクルの特徴を有する。この信号フィルタリング方法は、スタンドアローンモニターバージョン及びＮｏｖｘモニターバージョン（ＥＳＤ検出器３５５が別のセンサー（複数の場合もある）と組み合わされているとき）の双方に利用可能である。この信号フィルタリング方法は、本明細書に説明したようなこの検出器３５５のアンテナ及び他のフィルターの特徴に加えられる。
【００７６】
例示の実施形態：
ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ検出器３５５は、信号取得の瞬時の起動及び起動停止を可能にするスタンバイモードを実施する。このスタンバイモードの特徴は、処理ツールが、ＥＳＤ検出の最も高い再現率までＥＳＤ信号捕捉を制御することを可能にする。
【００７７】
実際のテストに基づくと、この方法の再現性推定値は、約９０％〜１００％の確率の範囲である。制御された製造環境では、周囲のパルス雑音の発生は、通常、最小限に留められ、パルス雑音ショット／スパイクは、大部分が近傍のツール及びプロセスを発信源とする。
【００７８】
本発明の一実施形態における方法は、ホストツール又はプロセスによる「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」検出器３５５（ＥＳＤ検出器３５５）への制御ネイティブ入力（control native inputs）の使用を必要とする。現代の処理ツールは、製品移動及びプロセス機能を追跡する制御インターフェースを有する。「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」検出器取得制御方法は、ツールが、ＥＳＤシグネチャ検出が所望されている特定の処理ウィンドウ（例えば、図３ｄにおけるプロセスウィンドウ１及び２）をシグナリングすることを可能にする。プロセスウィンドウイングを用いると、ランダムに発生する背景パルスＥＭ信号は、起こり得るＥＳＤ事象としてツールに登録されない。
【００７９】
実際のデバイスがハンドリング又はテストされているとき、ＥＳＤ検出器デバイス（検出器３５５）の電子部分は、プロセスウィンドウ中にのみ起動するように、ツールによって制御される。一例として、ツールが個々のデバイスを処理するとき、ツールは、ＥＳＤ検出器３５５に、アクティブモードに切り替わるようにシグナリングする。処理ウィンドウが閉じられると（例えば、デバイスがハンドリング／テストされていない）、ツールは、検出器３５５に、スタンバイモードに戻るようにシグナリングする。アクティブな処理ウィンドウの間、検出器３５５は、対象となるＥＳＤ事象が発生したか否かをツールにシグナリングする。
【００８０】
処理ウィンドウが閉じられ、検出器３５５がスタンバイステータスに戻されると、ＥＳＤも他の信号も、検出器３５５によってツールに報告されない。
【００８１】
図３ｃでは、システム３３０は、ツール処理エリア３３０において個々のデバイス３３１を処理しているツールを備える。ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ検出器３５５（検出器３５５）は、電磁波３８０をインターセプトし、ロボット配置エフェクター３８１（又は別の好適なタイプのロボットアーム３８１）は、帯電デバイス３３１をテストソケット３３３内に配置する。テストソケット３３３は、通常、好適なテストベッド３５０、基部３５０、又は別の好適なプラットフォーム３５０上に配置されている。帯電デバイス３３１がテストソケット３３３に接近すると、放電（ＥＳＤ）が発生し、アンテナ３８２（ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器３５５に結合されている）が、放電事象の波３８０をインターセプトする。この例では、ＥＳＤ事象は、ともに異なる電圧電位によって特徴付けられる２つの部分（デバイス３３１及びテストソケット３３３）の間においてスパークの形で生じる放電３３２である。
【００８２】
（ツール３３９の）ツールコントローラー３３６は、（制御信号３３７を介して）ロボットコントローラー３３８に、デバイス３３１を処理するようにシグナリングし、それによって、ツールプロセスウィンドウ１（３９０）（図３ｄ参照）を起動する。
【００８３】
デバイス３３１は、例えばテストを行うために、ツールテストソケット３３３に移動される。ツールコントローラー３３６は、デバイス処理に関係した対象となるＥＳＤ事象を報告するように検出器３５５も（制御信号３８３を介して）起動する。検出器３５５は、デバイス３３１がソケット３３２に接触したときに発生するいずれのＥＳＤ事象も報告する。このプロセスが終了すると、ツールコントローラー３３６は、プロセスウィンドウ１（３９０）を閉じ、検出器３５５に、スタンバイモードに戻るようにシグナリングする。ツールプロセススループットに応じて、ツール３３９は、デバイスがハンドリングされているとき、プロセスウィンドウを継続する。
【００８４】
一例として、ロボットコントローラー３３８がデバイス３３１の処理を終了すると、このロボットコントローラーは、プロセスウィンドウ１が閉じられるように制御信号３８４をツールコントローラー３３６に送信し、ツールコントローラー３３６は、その後、プロセスウィンドウ１を閉じる。ツールコントローラー３３６は、次に、検出器３５５が、プロセスウィンドウ１が現在閉じられているという情報を有するように、制御信号３８６を検出器３５５に送信する。この制御信号３８６は、検出器３５５がスタンバイモードに戻るように、検出器３５５の起動を停止させる一方、制御信号３８３は、検出器３５５が、ＥＳＤ事象であり得る波３８０を測定、比較、及び記録することができるように、検出器３５５を起動する。
【００８５】
本発明の一実施形態では、制御信号３８３は、例えば、ツールデバイスハンドリングワークフロー３８７の図を示す図３ｄに示すように、ツールデバイスハンドリングウィンドウ３９４におけるプロセスウィンドウ１（３９０）の立ち上がりエッジ３９２及びプロセスウィンドウ２（３９１）の立ち上がりエッジ３９３等のプロセスウィンドウの立ち上がりエッジによって表すことができる。ハンドリングウィンドウ３９４は、少なくとも１つのプロセスウィンドウを有することができ、ハンドリングウィンドウ３９４内のプロセスウィンドウの数は変化し得る。
【００８６】
代替的に、制御信号３８３（図３ｃ）は、パルス３９８とすることができ、制御信号３８６は、ハンドリングウィンドウ３９４におけるパルス３９８の間の非パルス間隔３９９とすることができる。図３ｂは、本発明の別の実施形態によるシステム（又は装置）３８８の図である。システム３８８は、論述を明確にする目的で上面図に示されている。図３ａにおけるシステム３５０に関して同様に前述したように、システム３８８は、静電気放電（ＥＳＤ）事象監視用に構成され、帯電デバイスモデル事象シミュレーター（ＣＤＭＥＳ）ユニット３５２を組み込むことができる。
【００８７】
本発明の一実施形態では、システム３８８は、プロセスエリア３８９ａに位置決めされた少なくとも１つのアンテナ３８２ａと、アンテナ３８２ａに結合されたＥＳＤ検出器３５５とを備える。アンテナ３８２ａは、ＣＤＭＥＳユニット３５２から放射する事象信号３８０を受信するように構成されているので、アンテナ３８２ａは、ＣＤＭＥＳユニット３５２に誘導的に結合されている。ＥＳＤ検出器３５５は、ＣＤＭＥＳユニット３５２によって生成された種々の放電エネルギーについて較正される。
【００８８】
ＥＳＤモニタープロセスエリアは、通常、アンテナロケーションから約２ｍまでの距離の周囲を境界とするエリアを含む。
【００８９】
本発明の別の実施形態では、プロセスエリア（エリア３８９として一般的に示される）は、第１のプロセスエリア３８９ａ及び第２のプロセスエリア３８９ｂを備える。第１のアンテナ３８２ａは、第１のプロセスエリア３８２ａに位置決めされ、第２のアンテナ３８２ｂは、第２のプロセスエリア３８９ｂに位置決めされている。
【００９０】
本発明の一実施形態では、第１のアンテナ３８２ａは、ＥＳＤ検出器３５５に結合され、第２のアンテナ３８２ｂも、ＥＳＤ検出器３５５に結合されている。本発明の別の実施形態では、第２のアンテナ３８２ｂは、別のＥＳＤ検出器３５６に結合され、ＥＳＤ検出器３５５には結合されていない。
【００９１】
通常、第１のプロセスエリア３８９ａは、距離３９１によって第２のプロセスエリア３８９ｂから分離され、第１のアンテナ３８２ａ及び第２のアンテナ３８２ｂは、マルチチャネルを形成する。距離３９１は調整可能である。
【００９２】
１つの実施形態では、第１のアンテナ３８２ａ及び第２のアンテナ３８２ｂは、アンテナ応答感度を同様にすることができる。別の実施形態では、第１のアンテナ３８２ａ及び第２のアンテナ３８２ｂは、アンテナ応答感度が異なる。
【００９３】
プロセスエリア３８９は、１つ以上のプロセスエリアから数を変更することができる。例えば、プロセスエリア３８９は、ツールのクラスターとして提示することができる。したがって、３つ以上のプロセスエリアをシステム３８８に含めることができる。
【００９４】
プロセスエリア３８９のうちの少なくとも１つは、半導体チップ３３１又は他のデバイス３３１（図３ａ）を収容するように構成されたソケット３７３（図３ａ）を備えることもできるし、複数の半導体チップ又は他のデバイスを収容するように構成された複数のソケット３７３を備えることもできる。
【００９５】
プロセスエリア３８９のうちの少なくとも１つは、参照符号３９６によって最もよく特定されるような別の実施形態では、ウェハー３９３を収容するように構成されたピンセット３９２を備えることができる。もちろん、ピンセット３９２は、別のタイプのウェハー処理ツール３９２とすることもできる。
【００９６】
プロセスエリア３８９のうちの少なくとも１つ（又はウェハー３９３）は、参照符号３９７によって最もよく特定されるような一実施形態では、テストプローブ３９５によってアクセス可能な導電性トレース３９４を備えることができる。プロセスエリア３８９のうちの任意のものは、別の好適なタイプのエリアとすることができる。
【００９７】
ＭｉｃｒｏＥＳＤ開口アンテナ（複数の場合もある）：
次に、ＥＳＤアンテナ３８２の様々な実施形態の更なる詳細を論述するために、図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃを参照する。図４ａ、図４ｂ、及び／又は図４ｃに記載された特徴は、アンテナ３８２（図３ａ）、アンテナ３８２ａ（図３ｂ）、及び／又はアンテナ３８２ｂ（図３ｂ）に組み込むことができる。したがって、図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃにおいて論述されるアンテナは、アンテナ３８２、アンテナ３８２ａ、及び／又はアンテナ３８２ｂとして具現化することができる。
【００９８】
図４ａは、本発明の一実施形態によるマイクロストリップＥＳＤアンテナアセンブリを示す図である。図４ｂは、本発明の一実施形態による開口を有するシールドアンテナを示す図である。図４ｃは、本発明の一実施形態によるマイクロストリップアンテナの空間利得特性を示す図である。
【００９９】
まず、マイクロストリップアンテナアセンブリ４００を示す図４ａを参照する。マイクロストリップアンテナの要素は、焦点要素４０１ｄ、バックプレーンシールド４０２ｄ、追加のシールドエンクロージャ４０４ｃ（図４ｂに図示）、コネクタ（複数の場合もある）（フィードポイント）４０３ｄ、及び同軸ケーブル４０４ｄである。アンテナ設計の特徴点は、ａ）約３平方ｍｍ〜５０平方ｍｍの焦点要素面積、ｂ）アンテナ焦点要素の形状（例えば、方形又は三角形）、及びｃ）信号取得を前側の（指向性）アンテナ焦点要素に限定するアンテナ減衰バックプレーン（ブロッキングシールド）である。これらの特徴的な要素は、任意の特定の用途に必要とされる指向性検出感度レベル及び物理的なカバレッジ範囲を達成するアンテナエリア（アンテナ電圧出力に対するアンテナ場エネルギーの比である物理利得）を規定する。図４ｃを参照すると、一例示のアンテナ利得パターン４１１は、ＥＳＤ事象ターゲット４０１ｅ（例えば、テスト用のソケット内に配置された高感度デバイス）と関係付けて示されている。図４ｃにおいて、アンテナ焦点要素は、（Ｃ）４１２であり、このアンテナ焦点要素の前面は、最も高い指向性利得（ライン（Ａ）又はフロント利得４１４。例えば、約６．０ｄＢｉ）を有し、ＥＳＤ事象源４０１ｅに向けられている。ＥＳＤ事象源４０１ｅから遠ざかる方向を向いているアンテナのバックプレーン側は、より低い利得（ライン（Ｂ）又はバック利得４１６。例えば、約２．５ｄＢｉ、すなわち、等方性アンテナに対するデシベル）を有する。アンテナ焦点要素は、フロント利得４１４によって表されるラインとバック利得４１６によって表されるラインとの間のライン４１７及び４１８によって表されるサイド利得を有する。特定のプロセスポイントに対するＥＳＤ事象検出における別の重要な因子は、アンテナ３８２（図３ａ）の形及び配置である。アンテナ３８２の物理利得特性は、ＥＳＤ信号取得を制御する際の重要な役割を果たす。具体的に設計されたアンテナ（「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」検出器３５５に接続されている）の指向性利得（図４ｃ参照）の特徴は、ユーザーの対象となる所与のＥＳＤ事象の検出器３５５を較正するのに用いることができる。
【０１００】
アンテナ性能及び雑音無感度：アンテナ３８２（「ＭｉｃｒｏＥＳＤ」アンテナ３８２又はマイクロアンテナ３８２又は「ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ」アンテナ３８２）は、特に静電気放電（ＥＳＤ）事象検出用に設計される。アンテナ３８２のこの工学的特性によって、放電（事象源）ロケーションについて、ＥＳＤ放射エネルギーを、指向性をもって検出する一方、対象でない他の近傍の事象を無視／抑制することが可能になる。
【０１０１】
このアンテナの変形形態は、特にＥＳＤ事象検出用に設計される。アンテナは、開口４０２ｃを有する金属ケーシング４０４ｃによって囲まれた独自のマイクロストリップ設計されたアンテナを含む（図４ｂ参照）。このアンテナは、電磁雑音を有するツール処理エリア内の周囲のエリアからの不要な信号を拒絶するように設計されている。開口によって、内部のアンテナは、特定のロケーション又は小さなエリアに合焦された約９０度の角度までの信号を取得することが可能になる。この焦点エリアに発生する任意のＥＳＤ事象からのエネルギーは、開口に入り、マイクロストリップアンテナ要素に結合する。
【０１０２】
従来の技術及び他の利用可能なＥＳＤ事象監視製品を上回る本発明の実施形態の特定の改良形態が提供される。
【０１０３】
他のタイプのアンテナは、指向性及び監視される距離を強化するように工学されたカスタム設計小型プリント回路基板（ＰＣＢ）４０１ｃを備える。このアンテナアセンブリ（図４ｂ）（ＰＣＢ４０１ｃを備える）は、回路基板４０１ｃの一方の側の接地面と、回路基板４０１ｃの他方の側の能動要素とを用い、それによって、約３ｄＢ〜６ｄＢのバックローブ及びサイドローブの除去率を提供する。電気リンク４１９（例えば、ケーブル）が、回路基板４０１ｃに結合されるとともに、ＥＳＤ検出器３５５（図３ａ）に着脱可能に結合される。アンテナは、任意のタイプの汎用ＲＦコネクタとすることができる一体型ＲＦコネクタ４０３ｃ（図４ｂ）も備える。
【０１０４】
ＥＳＤ放射パルス過渡現象を検出するのに用いられるアンテナは、これまで、非常に高い利得を有する標準的なアンテナとされてきた。これによって、ＥＳＤ事象の検出がかなり容易になるのに対して、事象の出所を求めることが実質的に不可能になっていた。この弱点によって、従来のアンテナは、重要なプロセスの監視にほとんど用いられていなかった。
【０１０５】
「ＭｉｃｒｏＥＳＤ」アンテナ３８２（例えば、図３ａにおけるＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器３５５に結合されたアンテナ３８２）は、ＥＳＤ事象をそれらの発生源に極めて近接して検出することのみを目的として開発されたものである。ＭｉｃｒｏＥＳＤアンテナ３８２は、図４ａに例示のアンテナアセンブリ４００で示されているように、設計されたマイクロストリップアンテナの様々なバージョンのものが実施されている。これらのアンテナは、優れたＥＳＤ近接場放射パルス受信を有する一方で、工学的に作り出された指向性利得特性によって他の近接場及び非近接場のパルスシグネチャを拒否する。これによって、局所化された対象となるＥＳＤ事象を特定する際に、他のアンテナは動作しないのに対して、ＭｉｃｒｏＥＳＤアンテナは良好に動作することが可能になる。
【０１０６】
加えて、このアンテナの設計された特性によって、飽和効果によるＥＳＤ検出において共通に用いられる一般的なアンテナに当てはまらない非常に幅広い信号弁別範囲（約１０Ｖ〜３０００Ｖ）が可能になる。減衰器とともに用いられると、非常に大きなＥＳＤ事象を効果的に捕捉することができる。
【０１０７】
ＥＳＤ事象は、好ましくは、それらの予想される発生源のできるだけ近くで監視されるべきである。アンテナ設置用の通常の監視距離は、例えば、約１インチ（２．５４ｃｍ）から約６インチ（１５ｃｍ）の範囲であるが、他の距離に対応することもできる。ＭｉｃｒｏＥＳＤアンテナ３８２は、信号振幅削減及び検出閾値設定に起因して発生源からの距離が大きくなるとともに効率が意図的に低下する。
【０１０８】
複数のアンテナをほぼ任意の構成でダイポール構造のアレイとして展開することができる。例えば、アレイを形成するように５つのアンテナを展開することができる。ただし、ダイポール構造のアレイは、６つ以上のアンテナを有することもできるし、４つ以下のアンテナを有することもできる。
【０１０９】
ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ回路の説明：
ＥＳＤ事象検出器（電子部分）
次に、本発明の一実施形態におけるＥＳＤ事象検出器の細部のブロック図を論述する。例えば、図３ａのＥＳＤ事象検出器３５５は、図５のシステム５００（又は回路５００）を備える。
【０１１０】
アンテナ５０１は、取り付けられた同軸ケーブル５５１を介して送達される信号（ＲＦ信号、すなわち無線周波数信号）５５０を生成する。この信号５５０は、まず、デジタル減衰器５０２によって処理される。この処理は、後続のラダーネットワークフィルター及び復調ログ増幅器が飽和しないようにＥＳＤ信号レベル及び雑音レベルを制限する。減衰器５０２は、マイクロプロセッサ５０７を介してプログラマブルであり、したがって、検出器３５５が、信号及び雑音を例えば約１５．５ｄＢまで減衰することによって、多種多様な雑音環境に対応することを可能にする。
【０１１１】
６次ハイパスラダーネットワークフィルター５０２は、あらゆるＤＣ信号をブロックし、ＥＳＤ事象に特有の１００ＭＨｚ（メガヘルツ）を越えるＥＳＤ事象信号をログ増幅器５０４に渡す。
【０１１２】
超高速（マイクロ秒）６段復調ログ増幅器５０４（例えば、アナログデバイスＡＤ８３１０）は、検出されたＥＳＤ信号からマルチ周波数増幅レベル（ｄＢｍ、すなわちデシベルミリワット）を抽出する。これによって、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器３５５は、より正確に閾値制御用の信号レベルを弁別することが可能になる。
【０１１３】
ログ増幅器５０４の出力信号５５２は、信号が入力されると、ログ増幅器の出力が約＋２．５Ｖ（無信号）と約＋１．０Ｖ以下（最大信号）との間になるように反転される。したがって、本発明の実施形態は、測定モードにおいて動作し、信号レベルを弁別する選択された閾値と照合される出力信号５５２を生成する復調ログ増幅器５０４を提供する。この技術及び方法は、他の既知のＥＳＤ検出器によって用いられていなかった。
【０１１４】
マイクロプロセッサ５０７からのデータ５６０は、デジタルポテンショメーター５０８の閾値電圧レベルを設定するのに用いられ、その閾値電圧レベルは、約＋２．０Ｖ〜＋１Ｖの範囲にある。極超高速比較器５０５（例えば、アナログデバイスＡＤ８５６１）は、復調ログ増幅器５０４の出力信号をこの閾値電圧と比較する。比較器５０５が、論理状態の真（true condition）を「認識」した場合、瞬時パルスが、一対のマルチバイブレーターワンショット５０６に渡される。ワンショット５０６は、パルスが対象となるＥＳＤ事象でないことを意味する過度に短い（約１０ｎＳｅｃ未満）パルス又は過度に長い（約５００ｎＳｅｃ超）パルスを拒絶するように構成されている。図５に示すように、ログ増幅器５０４は、図６を参照して以下で更に論述されるフィルター／積分器５０３から入力信号を受信した後、出力信号５５２を生成する。
【０１１５】
真の事象パルス５５６は、その後、（例えば、カウンター５０９によって）カウントされ、そのカウント（カウンター５０９からのもの）は、Ｎｏｖｘマイクロプロセッサ（例えば、Ａｔｍｅｌマイクロコントローラー）５０７の処理に利用可能になる。カウントがマイクロプロセッサ５０７によって読み取られるごとに、カウントは、その後、マイクロプロセッサによって自動的に０にリセットされる。
【０１１６】
次に、本発明の一実施形態における図５のブロック図５００及び図６の回路図６００を参照する。上で述べたように、図５は、本発明の一実施形態によるＥＳＤ検出器５００（ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ５００）のブロック図である。図６は、ＥＳＤモニター回路６００の概略図であり、この概略図は、本発明の一実施形態による図５のＥＳＤ事象検出器３５５のブロック図５００の更なる詳細を示している。ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ５００は、図３ａではＥＳＤ検出器３５５としても図示（及び説明）されている。
【０１１７】
ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ５００は、時間領域においてＥＭＩ事象を解析することと、或る特定の電磁エネルギーのパルス静電気放電を検出する閾値弁別とによる６次元アルゴリズムを用いる。監視されている対象物に対する特定のアンテナ構成及びアンテナ配置を用いることによって、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ５００は、対象となる特定の小さなエリア又はそれよりも広いエリアカバレッジのためのＥＳＤ事象検出を提供することができる。
【０１１８】
提示されたＥＳＤ検出器は、復調ログ増幅器５０４を用いて、信号電力を測定する。閾値検出器の第１段は、比較器として勾配判定アルゴリズムを用い、ＥＳＤ信号タイプの大部分の３５０ｎｓ包絡線特性に基づいてＥＳＤパルスの適格性を判断する。
【０１１９】
ＥＳＤ事象のピーク振幅は、弁別を目的とした場合に重要な唯一の測定値であるので、検出器の第２段は、ＥＳＤ信号を整流し、それによって、正の成分又は負の成分を無視する。
【０１２０】
次に、検出器の第３段は、ＥＳＤ信号を圧縮する。
【０１２１】
検出器の第４段は、４５０ＭＨｚスペクトルにわたって信号を復調する。
【０１２２】
検出器の第５段は、整流された信号包絡線のログとして与えられるピーク振幅測定出力である。
【０１２３】
最終の第６段は、有効なＥＳＤ事象信号の境界を表す可変閾値に対して出力信号振幅を評価する閾値比較器５０５である。
【０１２４】
ＥＳＤ事象信号６５０は、シールドケーブル６５１に接続されるとともに入力コネクタ（例えば、入力ＳＭＡコネクタ）に取り付けられたアンテナ６０１（図５ではアンテナ５０１として図示）によって検出される。この信号（信号プラス雑音）は、まず、減衰器６０２を通過する。マイクロプロセッサコントローラー６０７からのデータを用いる減衰器６０２は、０ｄＢ〜１５．５ｄＢの０．５ｄＢステップにプログラミングされている。これによって、回路を調整して、雑音が検出閾値を下回る一方、対象となる信号が検出可能なまま残されるように信号を低減させることが可能になる（後に論述）。
【０１２５】
減衰器６０２からの信号６５３は、次に、フィルター／積分器６０３（例えば、６次ＲＣ（抵抗器キャパシター）ハイパスフィルター）に渡される。このフィルター／積分器は、真のＥＳＤ事象に特徴的な歪んだ周波数（１００ＭＨｚ超）を通過させるとともに、その周波数レンジ外の信号を拒絶するように調節されている。（フィルター／積分器６０３からの）フィルタリングされた信号６５４は、次に、超高速６段復調ログアンプ（例えば、アナログデバイスＡＤ８３１０）であるログ増幅器６０４に渡され、ログ増幅器６０４は、着信信号を電力、継続時間、及び振幅によってフィルタリングして弁別する。ログ増幅器６０４は、入力されるＥＳＤ事象信号の強度が強いほど、ログ増幅器の出力電圧６５２が小さくなるように、その出力信号を反転する。通常、この信号６５２は、約２．５Ｖ〜約１．０Ｖの範囲にある。
【０１２６】
基準閾値電圧は、＋３．３Ｖの供給電圧と、デジタルポテンショメーター６０８の分圧器とを用いて生成される。デジタルポテンショメーター６０８は、マイクロプロセッサ６０７からのデータによって制御される。
【０１２７】
ログ増幅器６０４からの出力電圧６５２は、次に、極超高速比較器６０５（例えば、アナログデバイスＡＤ８５６１）を用いて、デジタルポテンショメーター６０８からの事前設定されたＤＣ電圧６５５と比較される。
【０１２８】
比較器（ＡＤ８５６１）６０５が、（「＋」入力、すなわち正の入力における）基準電圧６５５を下回る（「−」入力、すなわち負の入力における）信号を検出した場合、負論理状態の真（negative true condition）６５６が、比較器６０５の出力上に瞬間的に現れる。このパルス６５６は、次に、一対のワンショットマルチバイブレーター６５７ａ及び６５７ｂを備えるタイミング弁別器６０６に渡される。ワンショットバイブレーター６５７ａはオンにクロック制御され、Ｑ＝真となる（Ｊ入力は真であると仮定する）。比較器６０５の出力６５６は、単一の十分高速なパルスであるので、ワンショットパルス６５６が（約２５０ｎＳｅｃ（ナノ秒）のＲＣタイムアウトに起因して）リセットされると、第２のワンショットバイブレーター６５７ｂは、比較器６０５の出力６５６がハイに戻った場合にのみＱを真に設定する。（出力６５６における）パルスの継続時間が過度に長く、例えば、約５００ｎＳｅｃ超であり、それによって、（出力６５６における）パルスが対象となるＥＳＤ事象でないことを示す場合、そのパルスは無視される。
【０１２９】
したがって、ワンショットバイブレーター６５７ｂによって、単にパルスが対象となるＥＳＤ事象であると判断されたので、Ｑは真に設定される。ワンショットバイブレーター６５７ｂの出力によって、次に、カウンター６０９は、当該カウンター６０９に既に存在する任意の既存のカウントに「１を加える」。
【０１３０】
図７は、本発明の１つの実施形態において外部から見たＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ検出器３５５の全体像を示している。検出器エンクロージャ７１０は、約２．１５インチ×２．１インチ×．７５インチの小さな寸法を有する。前述したように、検出器３５５は、現場のＥＳＤ検出の対象物、ツール、又は／及び監視タスクに応じて異なるアンテナのセットを備えることができる。ただし、ＥＳＤ検出器３５５は、図７とは異なる別のタイプの構成を有することもできる。
【０１３１】
１つの実施形態では、検出器３５５のＭｉｎｉＰｕｌｓｅパネルは、器具（検出器３５５）に電力を供給するために約７ＶＤＣ〜２４ＶＤＣが通常提供される２ピン電力コネクタ７０１を備える。外部アンテナの同軸ケーブル（例えば、図４ａにおけるケーブル４０４ｄ）は、検出器３５５のＳＭＡ（サブミニチュア（SubMiniature）バージョンＡ）コネクタ７０２に取り付けられる。接地用のテストポイント７０４が、検出器３５５によって提供される。検出器３５５には、閾値レベルポテンショメーター７０６の設定を調整及び／又は確認している間に用いられる電圧計プローブを挿入することができるテストポイント７０５がある。
【０１３２】
ＥＳＤ事象アラーム回路部は、検出器３５５におけるサウンドポート７０７の真下にある可聴トランスデューサーと、一対のＬＥＤインジケーター７０８及び７０９と、外部からアクセス可能な出力コネクタ７０３とを駆動する。緑のＬＥＤ７０８は、電源オンの状態であり、アラームがないことを示している。一例として、ＥＳＤ事象が検出されると、可聴アラーム７０７が鳴り、緑のＬＥＤ７０８は消灯し、赤のＬＥＤ７０９は点灯し、オープンコレクターアラーム出力７０３は接地される。
【０１３３】
任意選択の自立型外部ＬＣＤカウンターをオープンコレクターアラーム出力７０３に取り付けて、カウントが手動でクリアされるまで、全検出事象を表示することができる。代替的に、オープンコレクターアラーム出力７０３は、他の或る回路、例えば、機械制御、通信、報告等に用いることができるコンピューター入力に接続することができる。
【０１３４】
図８は、本発明の一実施形態によるＥＳＤ検出器のための較正方法８００ａ及び実施態様のフローチャートである。方法８００ａにおけるステップの順序は変更することができ、幾つかの特定のステップは、同時に実行することもできることに留意されたい。較正方法８００ａにおける８０１ａ及び８０２ａにおいて、形式的な検査室デバイスＣＤＭテストが、ランダムにサンプリングされた候補デバイスに対して実行される。８０３ａにおいて、対象となるデバイスの電圧／電流障害レベルが求められる。８０４ａにおいて、ＥＳＤ電圧障害閾値監視レベルが、デバイス障害閾値よりも低いか否かが判断される。ＥＳＤ電圧障害閾値が（デバイス障害閾値よりも）どの程度低いのかは、デバイスタイプ及びＥＳＤ事象の存在の有無を監視するための重要な製造プロセスポイント（例：例えば、テスター及び／又はハンドラー）に依存する。８０５ａにおいて、方法８００ａは、ＣＤＭＳＥＳ較正プロトコルを用いて、ｍｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ検出器の閾値を確立することを含む。
【０１３５】
図８ｂも、本発明の１つの実施形態によるＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ較正プロセス８００ｂのフローチャートを示している。
【０１３６】
プロセス８００ｂについて、現場でのＥＳＤ事象較正プロセスは、ＣＤＭ事象シミュレーター（ＣＤＭＥＳ）を用いて行われる。現場でのＥＳＤ事象較正プロセスの例は、図３ａにおける装置３５０を参照して上記で説明している。
【０１３７】
８０１ｂにおいて、基本的なＭｉｎｉＰｕｌｓｅ較正手順が開始する。
【０１３８】
８０２ｂにおいて、適切なアンテナを有するＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ事象検出器が、ツール又はプロセスポイントに実装される。
【０１３９】
８０３ｂにおいて、ＣＤＭＥＳツールが用いられて、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅアンテナＥＳＤの信号受信が較正される。
【０１４０】
８０４ｂにおいて、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ検出器が、ＥＳＤ信号電圧レベル（通常、デバイス障害閾値よりも約２５％〜５０％低い）について較正される。
【０１４１】
８０４ｂにおいて、連続ＥＳＤ監視プロトコルを、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ検出器を用いて開始し、品質コンプライアンスを保証することができる。
【０１４２】
ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ検出器３５５が、特定のデバイス耐電圧閾値について較正されるとき、この電圧／エネルギー閾値は、（８０４ｂにおいて）通常、そのデバイスの実際の電圧障害レベル未満の電圧レベルに設定される。例えば、デバイスが、約２００ボルトの実際の電圧障害レベルを有する場合、電圧閾値は、例えば、その電圧障害レベルの約５０％、すなわち約１００ボルト等の、２００ボルト未満に設定される。この手法によって、デバイス内で発生する実際の損傷が防止される。したがって、８０５ｂにおいて、許容印加電圧閾値は、テストされるデバイスタイプごとに決定される。８０５ｂにおいて、検出器３５５内の信号対雑音比（ＳＮＲ）フィルターが、ツール及び／又はプロセスにおけるＥＭＩを抑制するように調整される。
【０１４３】
８０６ｂにおいて、オシロスコープ接続を用いて、ＣＤＭＥＳ較正出力波形を確認することができる（８０６ｂにおけるこの手順は任意選択である）。
【０１４４】
８０７ｂにおいて、最小の統計サンプルを用いて、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ検出の信頼性を検証することができる。８０７ｂにおける検証は、８０６ｂにおける確認が行われた後に行うことができる。
【０１４５】
８０８ｂにおいて、連続的なＥＳＤ事象の監視が、品質保証プロトコルに従って設定される。
【０１４６】
８０８ｂにおいて、最小統計サンプル／ショットが、ロケーションごとのＰＡＳＳ／ＦＡＩＬ（合格／不合格）  ＥＳＤ事象検出の確認のために適用される。例えば、約２０個若しくは３０個のショットが適用されて、正確な較正が取得される。
【０１４７】
８０６ｂにおいて、ＥＳＤ検出器３５５（例えば、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器）が、特定のデバイス耐電圧閾値について較正される。ブロック８０３ｂ、８０５ｂ、及び／又は８０８ｂにおける手順が実行された後、次に、ブロック８０６ｂにおける手順を実行することができることに留意されたい。
【０１４８】
以下の論述は、本発明の１つの実施形態における現場での較正プロセスの上記シーケンスに関する追加の詳細を提供する。
１．ＭｉｎｉＰｕｌｓｅモニター（ＥＳＤ検出器３５５）のＭｉｃｒｏＥＳＤアンテナ３８２を、損傷を受け易いＩＣデバイスが配置されるツール内のプロセスポイントの可能な限り近接したポイント（例えば、１インチ）に配置する。
２．ＭｉｃｒｏＥＳＤアンテナケーブル（例えば、ケーブル４０４ｂ）を、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅモニター３５５に接続する。
３．ＣＤＭＥＳ用のＤＣ電源電圧を、必要とされる閾値電圧レベル（通常、ＩＣデバイス障害閾値の約５０％）に設定する。
４．ＣＤＭＥＳを、ＩＣデバイスの監視アプリケーション用に選ばれた指定プロセスポイントに位置決めする。
５．ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ３５５に必要とされるＥＳＤ事象検出閾値に達するまで、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出閾値制御を調整しながら、ＣＤＭＥＳを連続的にトリガーする。
６．ＩＣデバイス指定閾値電圧においてＣＤＭＥＳ放電の最小統計グループ（例えば、１２〜２４）を生成して、ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出器性能を検証する。
７．ＣＤＭＥＳ  ＤＣ電圧レベルの形態の成功した較正データと、統計サンプリンググループの間に成功したＭｉｎｉＰｕｌｓｅ検出の数と、デジタルマルチメーターを有するフロントパネルテストポイントを介したＭｉｎｉＰｕｌｓｅ閾値設定とを記録する。
【０１４９】
周囲にもツール／背景雑音が存在し、適用焦点エリア外にも、対象となる信号の検出と干渉する可能性があるＥＳＤ事象が存在する。したがって、考慮すべき複数の雑音源が存在する。
【０１５０】
これによって、幾つかの用途については、信号対雑音比（ＳＮＲ）を維持することが困難になる。
【０１５１】
幾つかの状況（ＳＮＲ崩壊）下では、検出器は、機能することができない（すなわち、ターゲットのＥＳＤ信号を全ての背景干渉源から分離することができない）。
【０１５２】
図９は、ＥＳＤ信号振幅が、検出器アンテナ３８２からの距離によってどのように低減されるのか（距離による信号対雑音比）を示すグラフ９００である。この振幅の低減によって、信号振幅は雑音振幅に接近する。ＳＮＲが崩壊すると、ＥＳＤ信号を雑音信号から分離することが困難になる。
【０１５３】
幾つかの状況（ＳＮＲ崩壊）下では、検出器は、機能することができない（すなわち、ターゲットのＥＳＤ信号を全ての背景干渉源から分離することができない）。例えば、この例示の関数９０５（ＳＮＲ対センチメートル単位の距離）は、ＥＳＤ源から約５０センチメートルの距離において約２．９のＳＮＲ最小レベル（点９１０）を示している。
【０１５４】
図１０ａは、０の減衰を伴う約１インチの距離における基本的な５０Ｖ／ｍのＣＤＭＥＳ較正を示すグラフ１０００である。グラフ１０００は、（ＭｉｎｉＰｕｌｓｅアンテナ３８２の）ミリボルト対較正手順の間に発生している信号測定値に基づく次の関数、すなわち、ターゲットＥＳＤ事象１００５、背景雑音レベル１０１０、拒絶されるＥＳＤ事象１０１５、及びＭｉｎｉＰｕｌｓｅ閾値設定１０２０を示している。
【０１５５】
加えて、以下のパラメーター１０２５が、グラフ１０００に適用可能である。
減衰係数＝０．０（０．０ｄＢ）
２４インチにおける拒絶ＥＳＤレベル＝８．０（ｍＶ）＝５０Ｖ／ｍ
背景パルス雑音レベル＝３．０（ｍＶ）
推奨アンテナ閾値設定（ｍＶ）：３０．３９
最大ＳＮＲ（ｍＶ）：２３．０１
備考：これは理想的な状況である。
【０１５６】
図１０ｂは、約１０ｄＢの減衰を伴う誘導された信号を示すグラフ１０５０である。グラフ１０５０は、（ＭｉｎｉＰｕｌｓｅアンテナ３８２の）ミリボルト対較正手順の間に発生している信号測定値に基づく次の関数、すなわち、ターゲットＥＳＤ事象１０５５、背景雑音レベル１０６０、拒絶されるＥＳＤ事象１０６５、及びＭｉｎｉＰｕｌｓｅ閾値設定１０７０を示している。
【０１５７】
加えて、以下のパラメーター１０７５が、グラフ１０５０に適用可能である。
減衰係数＝１０．０（１０．０ｄＢ）
拒絶ＥＳＤレベル＝０．９（ｍＶ）＝５０Ｖ／ｍ
２４インチ／減衰係数
背景パルス雑音レベル＝０．６（ｍＶ）
最大アンテナ閾値設定（ｍＶ）：２．９４
【０１５８】
この例（図１０ｂ）は、ＳＮＲ比が小さくなっていくことを示している。しかしながら、この時、背景雑音及び誤ったＥＳＤ事象はともに拒絶される。また、重要な信号空間は残され、最大ＳＮＲ（ｍＶ）は２．９１である。
【０１５９】
信号対雑音比（ＳＮＲ）は、上述したように、信号源と（信号源からの信号の）インターセプトポイントとの間の距離が増大するにつれて、対象となる信号（この場合、帯電製品によって引き起こされるＥＳＤ事象）を弁別するのに非常に望ましくない可能性がある。一般に、電気構成要素によって生み出される電磁ツール雑音は、対象となるＥＳＤ信号の放射振幅よりも小さい。
【０１６０】
しかしながら、フィルタリングがない場合、信号源の距離が増加すると、ＥＳＤ信号振幅の多くは、ピーク雑音レベルに過度に接近し、そのため、有効な弁別が可能でなくなる。ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ検出器３５５は、その様々な形態において、その開始以降、信号時間領域（継続時間）フィルタリング及びＥＳＤ信号閾値フィルタリングを有してきた。これによって、他の検出器よりも良好な分解能が可能になっているが、依然として、雑音レベルがこのフィルタリング手法も問題のあるものとする幾つかの用途が存在してきた。上記で説明した雑音フィルタリング方法を追加することによって、これは、ＳＮＲ弁別をはるかに効果的なものにした。
【０１６１】
ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ検出器３５５は、高雑音環境において入力信号を調整する独自の電磁雑音フィルターを有する。この可変インピーダンスフィルターは、全ての雑音源からではあるが、最も一般的には自動化ツールにおける背景広帯域雑音の振幅減衰関数である。自動化ツールは、一般に、ＥＳＤ信号インターセプト問題を引き起こす可能性があるツールの電気構成要素からの可変レベルの雑音（ＥＭＩ）を有する。電磁信号をフィルタリングする通常の方法は、周波数によって信号を減衰させるバンドパスフィルターを伴う。
【０１６２】
本明細書において引用した独自の方法は、全体的な信号振幅を減衰させるデジタル制御された可変インピーダンスを第１の閾値として用いて、放射回路雑音を所与のレベル未満に除去する。ＭｉｎｉＰｕｌｓｅ  ＥＳＤ検出器３５５は、対象となるＥＳＤ信号の振幅フィルターとして機能する第２の設定可能な閾値（上記参照）も備える。
【０１６３】
図１１ａは、ＥＳＤパルス信号干渉を表す、フィルタリングされていない周囲パルス雑音の一例を示すグラフ１１００である。他のＥＳＤ検出システムに一般的であるこのタイプの干渉は、ツールの適応を非常に困難にし、多くの場合、不可能にしてきた。実際の埋め込まれた対象となるＥＳＤ事象は、信号１１０５、１１１０、１１１５、及び１１２０によって示されている。グラフ１１００は、Ｙ軸上の誤ったＥＳＤ事象カウント（背景雑音）の数対Ｘ軸上の静電気放電発生のカウント（ＥＳＤカウント）を示している。
【０１６４】
図１１ｂは、検出器が周囲／ツール雑音を効果的に無視することを可能にする可変信号減衰／インピーダンスの使用を示すグラフ１１５０である。特に、グラフ１１５０は、静電気放電発生のカウントに対するデシベル測定値に基づくＥＳＤカウント１１５５を示している。
【０１６５】
図１１ｃは、可変インピーダンスフィルタリングが適用された後、対象となる真のＥＳＤ信号を背景雑音レベルから容易に分離することができることを示すグラフ１１８０である。グラフ１１８０には、ＥＳＤ検出器へのフィルタリングされていない入力の一般的な雑音内では見失われていたであろう一連の４つの実際のＥＳＤ事象１１８２、１１８４、１１８６、及び１１８８が示されている。グラフ１１８０のＹ軸は、ＥＳＤ事象カウントを示し、グラフ１１８０のＸ軸は、静電気放電発生のカウントを示す。
【０１６６】
減衰係数（実際には、監視エネルギーレベルの閾値）を選択的に上下させることを伴う現場での較正のサンプルは、各適用について、実際のツール内レベル信号の解析及び信号雑音比（ＳＮＲ）の最適化を可能にする。
【０１６７】
要約すれば、本明細書において説明した製品、装置の実施形態、及び方法は、ツール及びプロセスにおけるＥＳＤ事象に関する実際の情報を提供する。これによって、顧客は、製品の荷電に関係した脆弱性に関するＥＳＤ事象リスクを判断することが可能になる。また、本明細書において説明した製品、装置の実施形態、及び方法は、顧客が、起こり得るツールイオン化を含むリスクを取り除く改善及び他の中和又は保護の方法の必要性を評価することを可能にする。
【０１６８】
本発明の一実施形態による他のシステムは、他の形態を有することができ、他の方法又は他の向きで配置される他の異なる構成要素を有することができることも理解される。
【０１６９】
上記で説明した実施形態及び方法の他の変形及び変更が、本明細書において論述した教示を考慮すると可能である。
【０１７０】
本発明の図示された実施形態の上記説明は、要約書に記載されたものを含めて、網羅的であることも、本発明を開示された正確な形態に限定することも意図していない。本発明の特定の実施形態及び本発明の例が、本明細書において例示の目的で説明されているが、当業者が認識するように、様々な均等な変更が、本発明の範囲内で可能である。
【０１７１】
これらの変更は、上記の詳細な説明を考慮して本発明に対して行うことができる。添付の特許請求の範囲において用いられる用語は、本明細書及び特許請求の範囲に開示された特定の実施形態に本発明を限定するように解釈されるべきではない。それとは逆に、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって完全に決定されるべきである。特許請求の範囲は、請求項解釈の確立されたドクトリンに従って解釈されるべきである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【国際調査報告】
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